真核细胞指具有真正的由核膜包围的细胞核的细胞总称。
真核细胞是遗传信息量大、结构复杂的细胞,原始的真核细胞在早在12亿~16亿年前的地球上就已经出现了。现存的真核生物种类繁多,既包括大量的单细胞原生生物,又包括全部多细胞生物(一切动植物、大部分真菌)。
真核细胞在内部构建成许多精细的具有专门功能的结构单位。这些由生物大分子构成的基本结构体系,尺度均为5~20nm,它们构成了细胞内部结构精密、分工明确、职能专一的各种细胞器,并以此为基础保证了细胞生命活动具有高度程序化与高度自控性。在亚显微结构水平上,真核细胞可以划分为3大基本结构系统:
1、生物膜系统
生物膜的厚度基本在8~10nm范围之内。细胞表面的细胞质膜及其相关结构,主要功能是进行选择性的物质跨膜运输与信号转导。细胞内部由双层核膜将细胞分成两大结构与功能区域——细胞质和细胞核,使得基因表达得以精密调控。生物膜还为生命的化学反应提供了表面,很多重要的酶定位在膜上,大部分生化反应在膜的表面进行。
2、遗传信息传递和表达系统
遗传信息的储存、传递和表达系统是由DNA、RNA和蛋白质组成的复合体。DNA和组蛋白构成了染色质的基本结构——核小体,它们的直径为10nm。由核小体盘绕与折叠成紧密程度不同的常染色质与异染色质,在细胞分裂阶段又进一步包装形成染色体。
3、细胞骨架系统
细胞的骨架系统是由一系列特异的结构蛋白装配而成的网架系统,对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用。细胞骨架可以分为胞质骨架与核骨架,实际上它们又是相互联系的。胞质骨架主要由微丝、微管与中等纤维(也叫中间丝)等构成。
微丝:直径5~7nm,主要功能信号传递与细胞运动。
微管:直径24nm,主要功能为细胞内物质的运输提供通道,形成有丝分裂的纺锤丝。
中等纤维:直径10nm,分为多种类型,具有组织特异性,主要对细胞起到支撑作用。
核骨架包括核纤层与核基质。核纤层的成分是核纤层蛋白,核基质的成分则颇为复杂。它们的基因表达、染色质构建与排布有关系。
从上述的3种基本结构体系的分析,我们可以在亚显微尺度上找到一个基本共同点,不论是生物膜厚度,遗传信息表达体系中颗粒与纤维结构的大小,还是骨架纤维的直径都是在5~20nm的尺度范围内进行的。